JP2002311242A - Polarized light separating element, semiconductor laser unit and optical pickup device - Google Patents

Polarized light separating element, semiconductor laser unit and optical pickup device

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JP2002311242A
JP2002311242A JP2001119069A JP2001119069A JP2002311242A JP 2002311242 A JP2002311242 A JP 2002311242A JP 2001119069 A JP2001119069 A JP 2001119069A JP 2001119069 A JP2001119069 A JP 2001119069A JP 2002311242 A JP2002311242 A JP 2002311242A
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light
anisotropic film
diffraction
substrate
diffraction grating
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Takeshi Suzudo
剛 鈴土
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize operation by suppressing the generation of stray light. SOLUTION: In a polarized light separating element 1 provided with an optical anisotropic film 3 formed on an optical isotropic substrate 2 and a diffraction grating 4 having a first cycle structure part formed on the surface of the optical anisotropic film 3 while arraying rectangular ruggedness for a repeating unit along with the surface direction of the optical anisotropic film 3 and a second cycle structure part formed from optically transparent materials while having almost the same diffractive index as a diffractive index in the normal beam direction of the optical anisotropic film or diffractive index in the abnormal beam direction for covering the first cycle structure part so that the end face can form almost the same plane as the surface of the optical anisotropic film 3, the diffractive light of a diffractive angle larger than a prescribed angle in the diffractive light diffracted by the diffractive grating 4 is not emitted outside.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク用ピッ
クアップ光学系、特に、異なる記録密度を持った媒体に
対して、読み取り、及び書き込みを行う光ピックアップ
光学系に用いられ、入射する光の偏光状態によってその
偏光を分離するための偏光分離素子、偏光分離素子を用
いた半導体レーザユニット、および、半導体レーザユニ
ットを用いた光ピックアップ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pickup optical system for an optical disk, and more particularly, to an optical pickup optical system for reading and writing on media having different recording densities. 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarization splitting element for splitting the polarized light, a semiconductor laser unit using the polarization splitting element, and an optical pickup device using the semiconductor laser unit.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、例えば、ＣＤ(Compact Disc)やＤ
ＶＤ(Digital VideoまたはVersatileDisc)等、様々な光
記録媒体への読み取りや書き込みに対応する光ピックア
ップ装置が研究開発されている。2. Description of the Related Art In recent years, for example, CDs (Compact Discs) and D
2. Description of the Related Art An optical pickup device that supports reading and writing on various optical recording media such as VD (Digital Video or Versatile Disc) has been researched and developed.

【０００３】光ピックアップ装置は、レーザ光を出射す
る光源や、光源から出射されたレーザ光を光記録媒体に
照射させる対物レンズ等の光学系、光記録媒体からの反
射光を検出する光検出器等を備えている。このような光
ピックアップ装置は、レーザ光源から光記録媒体に向か
うレーザ光を完全に透過させ、光記録媒体からの反射光
に対して回析を起こさせて、レーザ光路の往復によって
光を分離する偏光分離素子を備えている。偏光分離素子
は、レーザ光の偏光面状態によって、透過率や回析効率
等の光学特定が異なる回析格子を有する。An optical pickup device includes a light source that emits laser light, an optical system such as an objective lens that irradiates the laser light emitted from the light source onto an optical recording medium, and a photodetector that detects reflected light from the optical recording medium. Etc. are provided. Such an optical pickup device completely transmits a laser beam from a laser light source toward an optical recording medium, causes diffraction of reflected light from the optical recording medium, and separates the light by reciprocation in a laser optical path. A polarization separation element is provided. The polarization separation element has a diffraction grating having different optical specifications such as transmittance and diffraction efficiency depending on the polarization plane state of the laser beam.

【０００４】また、光ピックアップ装置は、偏光分離素
子の対物レンズ側に設けられたλ／４板(１／４波長板)
を備えている。このλ／４板によって、偏光分離素子に
は偏光方向が９０°回転された反射光が入射される。こ
れによって、反射光は、光検出器に導かれる。The optical pickup device has a λ / 4 plate (1/4 wavelength plate) provided on the objective lens side of the polarization beam splitter.
It has. With this λ / 4 plate, reflected light whose polarization direction is rotated by 90 ° is incident on the polarization splitting element. Thereby, the reflected light is guided to the photodetector.

【０００５】ところで、近年では、例えば、ＣＤとＤＶ
Ｄとのように、異なる記録密度を持つ複数種類の光記録
媒体に対する読み取り／書き込みを、単一の光ピックア
ップ装置を用いて行うことを可能とする研究開発が盛ん
に行われている。By the way, recently, for example, CD and DV
Research and development that enables reading / writing on a plurality of types of optical recording media having different recording densities, such as D, using a single optical pickup device have been actively conducted.

【０００６】異なる記録密度を持つ光記録媒体に対する
読み取り／書き込みを、単一の光ピックアップ装置を用
いて行うためには、単一の光ピックアップ装置内に波長
の異なった２つのレーザ光源を搭載する必要がある。In order to read / write data from / to optical recording media having different recording densities by using a single optical pickup device, two laser light sources having different wavelengths are mounted in a single optical pickup device. There is a need.

【０００７】異なる記録密度を持つ光記録媒体に対する
読み取り／書き込みを、単一の光ピックアップ装置を用
いて行うためには、例えば、波長の異なる各レーザ光源
に対応させて構成した光学系を単一の光ピックアップ装
置に搭載することでも実現することが可能であるが、波
長の異なる各レーザ光源に対応させて構成した光学系を
単一の光ピックアップ装置に搭載する場合、光ピックア
ップ装置が大型化してしまうことが懸念される。In order to read / write to / from optical recording media having different recording densities by using a single optical pickup device, for example, a single optical system configured for each laser light source having a different wavelength is used. However, if the optical system configured for each laser light source with different wavelength is mounted on a single optical pickup device, the size of the optical pickup device increases. It is feared that it will.

【０００８】この対策として、２つの異なるレーザ光源
を備えるとともに、一つの光学系においてその目的を達
成することができる光ピックアップ装置が開発されてい
る。このような光ピックアップ装置の開発に際しては、
様々な部品の共通化が必要になってくる。As a countermeasure, an optical pickup device having two different laser light sources and capable of achieving the purpose with one optical system has been developed. When developing such an optical pickup device,
It is necessary to share various parts.

【０００９】共通化が必要となる部品の一つに、上述し
た偏光分離素子がある。このような光ピックアップ装置
に搭載される偏光分離素子には、以下に説明するような
ものがある。One of the components that need to be shared is the above-described polarization splitting element. The polarization separation element mounted on such an optical pickup device includes the one described below.

【００１０】第１の従来例としては、特開平11-311709
号公報に開示されているように、ＬＮ基板を用いて、イ
オン交換方法によって形成するようにした偏光分離素子
がある。A first conventional example is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-311709.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication, there is a polarization separation element formed by an ion exchange method using an LN substrate.

【００１１】第２の従来例としては、特開平11-295510
号公報に開示されているように、ジアセチレンモノマー
膜に対して紫外線を照射することで形成するようにした
偏光分離素子がある。A second conventional example is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-295510.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication, there is a polarization separation element formed by irradiating a diacetylene monomer film with ultraviolet rays.

【００１２】第３の従来例としては、特開平11-64615号
公報に開示されているように、ガラス基板上に形成した
高分子液晶膜をドライエッチング方法によってパターン
形成し、屈折率をマッチングさせた充填材を充填するこ
とで形成するようにした偏光分離素子がある。As a third conventional example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-64615, a polymer liquid crystal film formed on a glass substrate is patterned by a dry etching method to match the refractive index. There is a polarization splitting element formed by filling a filling material.

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上述したような３つの
従来例では、いずれも、回折格子の狭ピッチ化や形状を
完全矩形にすることを目的に発明されている。The above three prior art examples are all invented for the purpose of narrowing the pitch of the diffraction grating and making the shape of the diffraction grating completely rectangular.

【００１４】しかし、実際上、回析格子の形状に関して
は、上記の方法によっても完全矩形にすることは困難で
あることが懸念される。However, in practice, there is a concern that it is difficult to make the shape of the diffraction grating completely rectangular even by the above method.

【００１５】特開平11-31170号公報に開示されている技
術では、イオン交換方法を用いるために、領域の分離が
拡散により支配されるため、完全に分離できないという
不具合がある。The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-31170 has a drawback that the separation of regions is governed by diffusion because of the use of the ion exchange method, so that complete separation cannot be achieved.

【００１６】特開平11-295510号公報に開示されている
技術では、紫外照射においても、完全平行光を用いなけ
れば領域の分離が困難であることに加えて、基板からの
反射光や散乱光等によっても条件が狭くなり、全ての凹
凸を理想的に分離することができないという不具合があ
る。In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-295510, it is difficult to separate regions even in ultraviolet irradiation unless perfect parallel light is used. For example, the conditions are narrowed, and there is a problem that all the concavities and convexities cannot be ideally separated.

【００１７】特開平11-64615号公報に開示されている技
術では、ドライエッチングによっても、サイドエッチン
グやマスク後退などの影響で、完全矩形の回折格子を形
成することが困難であるという不具合がある。The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-64615 has a problem that it is difficult to form a perfect rectangular diffraction grating even by dry etching due to side etching, mask receding, and the like. .

【００１８】回折格子形状が完全矩形出ない場合には、
設計上発生しない偶数次回折光が発生し、効率が低下す
るばかりではなく、不要な光が発生することになり、光
の検出に悪影響が発生するという不具合がある。If the diffraction grating does not have a perfect rectangular shape,
Even-order diffracted light, which does not occur due to design, is generated, which not only lowers the efficiency but also generates unnecessary light, which has a disadvantage that light detection is adversely affected.

【００１９】回析格子の形状が不完全な矩形状である場
合、例えば、読み取り不良、書き込み不良が発生する。When the diffraction grating has an incomplete rectangular shape, for example, poor reading and poor writing occur.

【００２０】本発明は、迷光の発生を抑制して動作の安
定化を図ることができる偏光分離素子、半導体レーザユ
ニットおよび光ピックアップ装置を得ることを目的とす
る。An object of the present invention is to provide a polarization beam splitter, a semiconductor laser unit, and an optical pickup device which can stabilize the operation by suppressing the generation of stray light.

【００２１】[0021]

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の偏
光分離素子は、光学的等方性基板と、前記光学的等方性
基板上に形成された光学的異方性膜と、前記光学的異方
性膜の表面に形成されて前記光学的異方性膜の面方向に
沿って矩形状の凹凸が繰返し単位で配列された第１の周
期構造部および前記光学的異方性膜の常光線方向の屈折
率または異常光線の方向屈折率と略同一の屈折率を有し
て光学的に透明な材料によって形成されて、端面が前記
光学的異方性膜の表面と略同一面を形成するように前記
第１の周期構造部を覆う第２の周期構造部を有する回析
格子と、を具備して、前記回析格子により回析された回
析光のうち所定角度以上の回析角の回析光を外部に出射
させないようにした。According to a first aspect of the present invention, there is provided a polarization separation element comprising: an optically isotropic substrate; an optically anisotropic film formed on the optically isotropic substrate; A first periodic structure portion formed on a surface of an optically anisotropic film and having rectangular irregularities arranged in a repeating unit along a surface direction of the optically anisotropic film, and the optically anisotropic film Is formed of an optically transparent material having a refractive index substantially equal to the refractive index in the ordinary ray direction or the directional refractive index of the extraordinary ray, and the end face is substantially flush with the surface of the optically anisotropic film. A diffraction grating having a second periodic structure covering the first periodic structure so as to form the first periodic structure, and a diffraction light having a predetermined angle or more among diffraction lights diffracted by the diffraction grating. The diffraction light of the diffraction angle was not emitted to the outside.

【００２２】したがって、例えば、光ピックアップ装置
へ適用した際に、回析格子における凹凸が不完全な矩形
状であるために不要な回析光が発生した場合にも、回析
格子により回析された回析光のうち所定角度以上の回析
角の回析光は外部に出射されないため、光ピックアップ
装置の光学系内での迷光の発生を抑制することが可能に
なる。Therefore, for example, when the diffraction grating is applied to an optical pickup device and unnecessary diffraction light is generated due to the imperfect rectangular shape of the diffraction grating, diffraction is performed by the diffraction grating. Since the diffracted light having a diffraction angle equal to or larger than a predetermined angle among the diffracted lights is not emitted to the outside, it is possible to suppress the generation of stray light in the optical system of the optical pickup device.

【００２３】請求項２記載の発明は、請求項１の偏光分
離素子において、前記所定角度は、２次以上の高次回折
光の回析角である。According to a second aspect of the present invention, in the polarization splitting device according to the first aspect, the predetermined angle is a diffraction angle of second-order or higher-order diffracted light.

【００２４】したがって、回析格子における凹凸が不完
全な矩形状であるために２次以上の高次回折光が発生し
た場合にも、２次以上の高次回折光が偏光分離素子の外
部へ出射されないため、光ピックアップ装置の光学系内
での迷光の発生を抑制することが可能になる。Accordingly, even when second-order or higher-order diffracted light is generated due to the imperfect rectangular shape of the diffraction grating, the second-order or higher-order diffracted light is not emitted to the outside of the polarization beam splitter. Therefore, it is possible to suppress the generation of stray light in the optical system of the optical pickup device.

【００２５】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の偏光分離素子において、前記光学的等方性膜の基
板面方向と前記光学的異方性膜の面方向とを略平行に形
成し、入射される光の波長がλ，前記光学的等方性基板
の屈折率がｎｓ，周囲雰囲気の屈折率がｎａである場合
の前記回析格子の前記凹凸の繰返し単位の周期ｄが、λ
(ｎｓ／ｎａ)＜ｄ＜２λ(ｎｓ／ｎａ)を満たすようにし
た。The third aspect of the present invention is the first or second aspect.
3. The polarization separation element according to claim 1, wherein a substrate surface direction of the optically isotropic film and a surface direction of the optically anisotropic film are formed substantially in parallel, and the wavelength of incident light is λ, When the refractive index of the isotropic substrate is ns and the refractive index of the surrounding atmosphere is na, the period d of the repeating unit of the irregularities of the diffraction grating is λ.
(ns / na) <d <2λ (ns / na).

【００２６】ここで、θｄ：回折格子での回折角度、
ｍ：回折次数、θｃ：全反射角度とした場合、回折格子
の回折角度θｄはｓｉｎθｄ＝ｍ(λ／ｄ)で示され、基
板での全反射角度θｃはｓｉｎθｃ＝ｎａ／ｎｓで示さ
れる。Here, θd: diffraction angle at the diffraction grating,
When m: diffraction order and θc: total reflection angle, the diffraction angle θd of the diffraction grating is represented by sin θd = m (λ / d), and the total reflection angle θc on the substrate is represented by sin θc = na / ns.

【００２７】したがって、光学的等方性膜の基板面方向
と光学的異方性膜の面方向(すなわち、周期構造の配列
方向)とを略平行とし、λ(ｎｓ／ｎａ)＜ｄ＜２λ(ｎｓ
／ｎａ)を満たすような周期ｄを設定することにより、
２次以上の高次回折光の角度が全反射角度θｃより大き
くなり、かつ、１次光の回折角度θｄが全反射角度θｃ
より小さくなる。これによって、所定角度として２次以
上の高次回折角を有する高次回析光を外部へ出射させな
い偏光分離素子を実現することが可能になる。Therefore, the direction of the substrate surface of the optically isotropic film and the surface direction of the optically anisotropic film (ie, the arrangement direction of the periodic structure) are substantially parallel, and λ (ns / na) <d <2λ (ns
/ Na), by setting a cycle d that satisfies
The angle of the second or higher order diffracted light becomes larger than the total reflection angle θc, and the diffraction angle θd of the primary light becomes the total reflection angle θc.
Smaller. This makes it possible to realize a polarization splitting element that does not emit high-order diffracted light having a second-order or higher diffraction angle as a predetermined angle to the outside.

【００２８】請求項４記載の発明は、請求項１または２
記載の偏光分離素子において、前記光学的等方性膜の基
板面方向と前記光学的異方性膜の面方向とを略平行に形
成し、入射される光の波長がλ１，λ２，前記光学的等
方性基板の屈折率がｎｓ，周囲雰囲気の屈折率がｎａで
ある場合の前記回析格子の前記凹凸の繰返し単位の周期
ｄが、λ２(ｎｓ／ｎａ)＜ｄ＜２λ１(ｎｓ／ｎａ)，λ
１＜λ２を満たすようにした。The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2.
In the polarized light separating element described above, the substrate surface direction of the optically isotropic film and the surface direction of the optically anisotropic film are formed substantially parallel, and the wavelength of incident light is λ 1 , λ 2 , When the refractive index of the optically isotropic substrate is ns and the refractive index of the surrounding atmosphere is na, the cycle d of the repeating unit of the irregularities of the diffraction grating is λ 2 (ns / na) <d <2λ. 1 (ns / na), λ
1 <was to satisfy the λ 2.

【００２９】ここで、θｄ：回折格子での回折角度、
ｍ：回折次数、θｃ：全反射角度とした場合、回折格子
の回折角度は、ｓｉｎθｄ＝ｍ(λ／ｄ)で示され、基板
での全反射角度はｓｉｎθｃ＝ｎａ／ｎｓで示される。Here, θd: diffraction angle at the diffraction grating,
When m: diffraction order and θc: total reflection angle, the diffraction angle of the diffraction grating is represented by sin θd = m (λ / d), and the total reflection angle on the substrate is represented by sinθc = na / ns.

【００３０】したがって、光学的等方性膜の基板面方向
と光学的異方性膜の面方向(すなわち、周期構造の配列
方向)とを略平行とし、λ２(ｎｓ／ｎａ)＜ｄ＜２λ
１(ｎｓ／ｎａ)を満たすような周期ｄを設定することに
より、２次以上の高次回折光の角度が全反射角度θｃよ
り大きくなり、かつ、１次光の回折角度θｄが全反射角
度θｃより小さくなる。これによって、所定角度として
２次以上の高次回折角を有する高次回析光を外部へ出射
させない偏光分離素子を実現することが可能になる。Therefore, the direction of the substrate surface of the optically isotropic film and the surface direction of the optically anisotropic film (ie, the arrangement direction of the periodic structure) are substantially parallel, and λ 2 (ns / na) <d < 2λ
By setting the period d so as to satisfy 1 (ns / na), the angle of the second-order or higher-order diffracted light becomes larger than the total reflection angle θc, and the diffraction angle θd of the primary light becomes the total reflection angle θc. Smaller. This makes it possible to realize a polarization splitting element that does not emit high-order diffracted light having a second-order or higher diffraction angle as a predetermined angle to the outside.

【００３１】また、ｓｉｎθｄ ＝ｍ(λ／ｄ)からも明
らかなように、回折角度θｄは波長λ１，λ２の大小に
依存し、長い波長λ２の光の回折角度θｄの方が短い波
長λ １の光の回折角度θｄよりも大きいため、波長の異
なる２種類のレーザ光λ１，λ２を使用する場合には、
短い波長λ１によって周期ｄの上限を限定し、長い波長
λ２によって周期ｄの下限を限定することが可能にな
る。これによって、単一の偏光分離素子に対して波長の
異なる２種類のレーザ光λ１，λ２を入射する場合に
も、所定角度として２次以上の高次回折角を有する高次
回析光を外部へ出射させない偏光分離素子を実現するこ
とが可能になる。It is also clear from sin θd = m (λ / d)
As can be seen, the diffraction angle θd is the wavelength λ1, Λ2Big and small
Dependent and long wavelength λ2Wave with shorter diffraction angle θd
Long λ 1Is larger than the diffraction angle θd of the
Two types of laser light λ1, Λ2If you use
Short wavelength λ1The upper limit of the period d is limited by the
λ2Makes it possible to limit the lower limit of the period d.
You. This allows the wavelength of light to be
Two different types of laser light λ1, Λ2When incident
Also, as a predetermined angle, a high-order diffraction having a second-order or higher diffraction angle
To realize a polarization separation element that does not emit diffraction light to the outside
And become possible.

【００３２】請求項５記載の発明は、請求項１、２、３
または４記載の偏光分離素子において、前記光学的異方
性膜は、前記光学的等方性基板表面に斜め蒸着により蒸
着された無機材料によって成膜されている。The invention described in claim 5 is the first, second, and third aspects of the present invention.
In the polarization beam splitting element described in Item 4, the optically anisotropic film is formed of an inorganic material that is obliquely deposited on the surface of the optically isotropic substrate.

【００３３】したがって、光学的等方性基板表面に斜め
蒸着によって無機材料を蒸着することで、光学的な異方
性を有する単結晶を採用する場合と比較して、実用上、
容易かつ安価に、光学的異方性膜を形成することが可能
になる。Therefore, by depositing an inorganic material by oblique deposition on the surface of an optically isotropic substrate, compared with the case of using a single crystal having optical anisotropy,
An optically anisotropic film can be easily and inexpensively formed.

【００３４】請求項６記載の発明は、請求項１、２、３
または４記載の偏光分離素子において、前記光学的異方
性膜は、使用波長以下の周期構造を有する。The invention according to claim 6 is the first, second, and third aspects of the present invention.
5. In the polarization beam splitter as described in 4, the optically anisotropic film has a periodic structure of a used wavelength or less.

【００３５】したがって、膜内に使用波長以下の周期構
造を持つことで、光学的異方性膜全体に光学的異方性を
持たせることが可能になる。Therefore, by having a periodic structure within the wavelength used in the film, it is possible to impart optical anisotropy to the entire optically anisotropic film.

【００３６】請求項７記載の発明は、請求項１、２、３
または４記載の偏光分離素子において、前記光学的異方
性膜は、延伸された有機材料によって形成されている。The invention according to claim 7 is the invention according to claims 1, 2, and 3.
5. In the polarization beam splitter according to 4, the optically anisotropic film is formed of a stretched organic material.

【００３７】したがって、光学的な異方性を有する単結
晶を採用する場合と比較して、実用上、容易かつ安価
に、光学的異方性膜を形成することが可能になる。Therefore, compared with the case where a single crystal having optical anisotropy is employed, an optically anisotropic film can be formed practically easily and at low cost.

【００３８】請求項８記載の発明は、請求項１ないし７
のいずれか一記載の偏光分離素子において、前記光学的
等方性基板は、研磨によって形成された研磨面より光を
入出射する。The invention described in claim 8 is the first invention to the seventh invention.
In the polarized light separating element according to any one of the above, the optically isotropic substrate emits and emits light from a polished surface formed by polishing.

【００３９】したがって、光を入出射する面に対してコ
ーティング等の処理を行う場合と比較して、実用上、実
用上、容易かつ安価に、光学的等方性基板を得ることが
可能になる。Therefore, an optically isotropic substrate can be obtained practically, practically, easily, and inexpensively, as compared with the case where a surface such as a surface through which light enters and exits is subjected to a treatment such as coating. .

【００４０】請求項９記載の発明は、請求項１ないし８
のいずれか一記載の偏光分離素子において、前記光学的
異方性膜に積層されたλ／４板を具備する。According to the ninth aspect of the present invention, there are provided the first to eighth aspects.
The polarization separation element according to any one of the above, further comprising a λ / 4 plate laminated on the optically anisotropic film.

【００４１】したがって、λ／４板を光学的異方性膜に
積層することにより、例えば、光ピックアップ装置へ適
用する場合に、部品点数の削減を図ることが可能にな
る。Therefore, by laminating the λ / 4 plate on the optically anisotropic film, it is possible to reduce the number of components when applied to an optical pickup device, for example.

【００４２】請求項１０記載の発明は、請求項１ないし
９のいずれか一記載の偏光分離素子において、光量をモ
ニタするためのモニタ用受光素子へ向けて半導体レーザ
から入射された入射光を集光するモニタ光生成機構を具
備する。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the polarization beam splitting device according to any one of the first to ninth aspects, wherein the incident light incident from the semiconductor laser is collected toward a monitoring light receiving element for monitoring the amount of light. A monitor light generating mechanism that emits light is provided.

【００４３】したがって、光源から出射された入射光を
モニタ用受光素子へ向けて導くことにより、モニタ用受
光素子でモニタされる光量が出射された光の波長に依存
することがない。これによって、ＡＰＣ駆動等の、モニ
タ用受光素子に導かれた光の光量に応じて行う光量安定
化のための動作の信頼性の向上を図ることが可能にな
る。Therefore, by guiding the incident light emitted from the light source toward the monitoring light receiving element, the amount of light monitored by the monitoring light receiving element does not depend on the wavelength of the emitted light. As a result, it is possible to improve the reliability of an operation for stabilizing the light amount, such as APC driving, performed according to the light amount of the light guided to the monitoring light receiving element.

【００４４】請求項１１記載の発明の半導体レーザユニ
ットは、実装基板上に実装されてレーザ光を出射する半
導体レーザと、前記半導体レーザから出射されたレーザ
光が入射される請求項１ないし９のいずれか一記載の偏
光分離素子と、前記実装基板上で前記偏光素子からの回
析光が照射される位置に実装された受光素子と、を具備
する。According to the eleventh aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser unit mounted on a mounting substrate and emitting a laser beam, and the laser beam emitted from the semiconductor laser is incident thereon. A polarization separation element according to any one of the above, and a light receiving element mounted on the mounting substrate at a position irradiated with diffraction light from the polarization element.

【００４５】したがって、半導体レーザの出力安定化を
図ることが可能になる。Therefore, the output of the semiconductor laser can be stabilized.

【００４６】請求項１２記載の発明の半導体レーザユニ
ットは、実装基板上に実装されてレーザ光を出射する半
導体レーザと、前記半導体レーザから出射されたレーザ
光が入射される請求項１０記載の偏光分離素子と、前記
実装基板上で前記偏光素子からの回析光が照射される位
置に実装された受光素子と、前記実装基板上で前記偏光
分離素子のモニタ光生成機構からのモニタ光が照射され
る位置に実装されたモニタ用受光素子と、を具備する。According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser unit mounted on a mounting substrate and emitting a laser beam, and the laser beam emitted from the semiconductor laser is incident thereon. A separation element, a light receiving element mounted on the mounting substrate at a position irradiated with diffraction light from the polarization element, and a monitor light from a monitor light generation mechanism of the polarization separation element irradiated on the mounting substrate. And a monitoring light receiving element mounted at a position to be set.

【００４７】したがって、半導体レーザの出力安定化を
図るとともに、半導体レーザユニットの小型化を図るこ
とが可能になる。Therefore, the output of the semiconductor laser can be stabilized and the size of the semiconductor laser unit can be reduced.

【００４８】請求項１３記載の発明の光ピックアップ装
置は、請求項１１または１２記載の半導体ユニットと、
前記半導体レーザユニットから出射されたレーザ光を光
記録媒体に照射する対物レンズと、前記半導体レーザユ
ニット中の偏光分離素子と前記光記録媒体との間の光路
上でレーザ光の偏光面を変換させるλ／４板と、を具備
する。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an optical pickup device comprising: the semiconductor unit according to the eleventh or twelfth aspect;
An objective lens for irradiating a laser beam emitted from the semiconductor laser unit onto an optical recording medium, and converting a polarization plane of the laser beam on an optical path between a polarization separation element in the semiconductor laser unit and the optical recording medium. λ / 4 plate.

【００４９】したがって、安定したレーザ光を得るとと
もに、モニタのために光記録媒体に対するレーザ光の光
量の低下防止を図ることが可能になる。Accordingly, it is possible to obtain a stable laser beam and to prevent a decrease in the amount of the laser beam with respect to the optical recording medium for monitoring.

【００５０】[0050]

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態につい
て図１ないし図３を参照して説明する。本実施の形態
は、ＣＤに対して利用される光ピックアップに適用され
る偏光分離素子について例示する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment exemplifies a polarization separation element applied to an optical pickup used for a CD.

【００５１】図１は、本発明の第１の実施の形態の偏光
分離素子を示す側面図である。偏光分離素子１は、光学
的等方性基板として、厚さ０.５ｍｍのＢＫ７基板２を
使用している。本実施の形態のＢＫ７基板の表面は、研
磨面とされており、全反射角度は４１.５°程度に設定
されている。FIG. 1 is a side view showing a polarization beam splitter according to a first embodiment of the present invention. The polarization separation element 1 uses a BK7 substrate 2 having a thickness of 0.5 mm as an optically isotropic substrate. The surface of the BK7 substrate of the present embodiment is a polished surface, and the total reflection angle is set to about 41.5 °.

【００５２】ＢＫ７基板２の一端面には、光学的異方性
膜として、厚さ１０μｍのＴａ２Ｏ５膜３が設けられて
いる。Ｔａ２Ｏ５膜３の表面には、入射された光を回析
する回折格子４を有している。回析光子４は、光学的異
方性を有しており、常光線屈折率が１.５９、異常光線
屈折率が１.６７に設定されている。本実施の形態のＴ
ａ２Ｏ５膜３は、斜め蒸着によって成膜されている。回
折格子４部分における常光線屈折率と異常光線屈折率と
の屈折率差は０.０８である。On one end surface of the BK7 substrate 2, a Ta2O5 film 3 having a thickness of 10 μm is provided as an optically anisotropic film. The surface of the Ta2O5 film 3 has a diffraction grating 4 for diffracting incident light. The diffraction photon 4 has optical anisotropy, and has an ordinary ray refractive index of 1.59 and an extraordinary ray refractive index of 1.67. T of the present embodiment
The a2O5 film 3 is formed by oblique evaporation. The refractive index difference between the ordinary ray refractive index and the extraordinary ray refractive index in the diffraction grating 4 is 0.08.

【００５３】図２は、Ｔａ２Ｏ５膜３を拡大して示す側
面図である。Ｔａ２Ｏ５膜３の表面に形成された回析格
子４は、深さ(紙面上下方向)ｈ、周期(紙面左右方向)ｄ
に設定された第１の周期構造部としての矩形状の凹凸部
５を有している。FIG. 2 is an enlarged side view showing the Ta2O5 film 3. As shown in FIG. The diffraction grating 4 formed on the surface of the Ta2O5 film 3 has a depth (vertical direction in the drawing) h and a period (horizontal direction in the drawing) d.
Has a rectangular concave-convex portion 5 as a first periodic structure portion.

【００５４】本実施の形態の回折格子４は、エッチング
ガスとしてＣＦ４ガスを使用して、レジストマスクを用
いたドライエッチングを用いて、深さｈが４.８８μ
ｍ、周期ｄが２.０μｍになるように形成されている。
回折格子４における凹凸部５には、端面がＴａ２Ｏ５膜
３の表面と同一面となるように、アクリル系樹脂６が充
填されている。アクリル系樹脂６は、Ｔａ２Ｏ５膜３の
表面と同一面となるように回折格子４における凹凸部５
に充填されているため、凹凸部５と同じ周期に配列され
るため、第２の周期構造部を実現する。本実施の形態の
アクリル系樹脂６の屈折率は、Ｔａ２Ｏ５膜３の常光線
屈折率と同等の１.５９である。The diffraction grating 4 of this embodiment has a depth h of 4.88 μm by using dry etching with a resist mask using CF 4 gas as an etching gas.
m and the period d are formed to be 2.0 μm.
The uneven portion 5 of the diffraction grating 4 is filled with an acrylic resin 6 such that the end surface is flush with the surface of the Ta2O5 film 3. Acrylic resin 6 is provided with uneven portions 5 on diffraction grating 4 so as to be flush with the surface of Ta 2 O 5 film 3.
, And are arranged in the same period as the uneven portions 5, thereby realizing a second periodic structure portion. The refractive index of the acrylic resin 6 of the present embodiment is 1.59, which is equivalent to the ordinary light refractive index of the Ta2O5 film 3.

【００５５】回折格子４の凹凸部５の配列方向は、Ｔａ
２Ｏ５膜３の面方向に対して略平行となるように配列さ
れている。また、周期ｄは、(１)式を満たす範囲内に設
定されている。The arrangement direction of the concave and convex portions 5 of the diffraction grating 4 is Ta
They are arranged so as to be substantially parallel to the plane direction of the 2O5 film 3. Further, the cycle d is set within a range satisfying the expression (1).

【００５６】 λ(ｎｓ／ｎａ)＜ｄ＜２λ(ｎｓ／ｎａ) ・・・(１) ただし、 λ：入射光波長 ｎｓ：偏光分離素子の光学的等方性基板屈折率 ｎａ：偏光分離素子の周囲雰囲気の屈折率Λ (ns / na) <d <2λ (ns / na) (1) where λ: incident light wavelength ns: refractive index of an optically isotropic substrate of a polarization separation element na: polarization separation element Refractive index of surrounding atmosphere

【００５７】具体的に、本実施の形態の回析格子４は、
深さｈが約４.８８μｍ、周期ｄが２.０μｍに設定され
ている。Specifically, the diffraction grating 4 of the present embodiment is
The depth h is set to about 4.88 μm, and the period d is set to 2.0 μm.

【００５８】なお、本実施の形態では、回析格子４の凹
凸部５を埋め込む樹脂をアクリル系樹脂６としたが、回
析格子４の凹凸部５を埋め込む樹脂はこれに限るもので
はなく、Ｔａ２Ｏ５膜３の常光線屈折率と略同一な屈折
率を有する樹脂であればよい。In this embodiment, the resin for embedding the uneven portions 5 of the diffraction grating 4 is the acrylic resin 6, but the resin for embedding the uneven portions 5 of the diffraction grating 4 is not limited to this. Any resin having a refractive index substantially the same as the ordinary light refractive index of the Ta2O5 film 3 may be used.

【００５９】次に、上述した偏光分離素子１を光ピック
アップ装置に適用した場合の光学的動作について図３を
参照して説明する。図３は、光ピックアップ装置の構成
の一部を示す説明図である。光ピックアップ装置１０
は、レーザ光を出射する半導体レーザとしてのレーザ光
源１１を備えている。本実施の形態では、入射光として
ＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光を出射するレーザ光
源１１を用いている。レーザ光源１１は、実装基板面１
２に実装されている。実装基板面１２の偏光分離素子１
による回析角度に応じた位置には、受光素子１３が実装
されている。Next, an optical operation in the case where the above-described polarization separation element 1 is applied to an optical pickup device will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a part of the configuration of the optical pickup device. Optical pickup device 10
Is provided with a laser light source 11 as a semiconductor laser for emitting laser light. In this embodiment, a laser light source 11 that emits laser light having a wavelength of 780 nm for CD as incident light is used. The laser light source 11 is mounted on the mounting board surface 1.
2 is implemented. Polarization separation element 1 on mounting substrate surface 12
The light receiving element 13 is mounted at a position corresponding to the diffraction angle due to.

【００６０】特に図示しないが、本実施の形態では、偏
光分離素子１、実装気板面１２に実装されたレーザ光源
１１、検出器側とを一体化することで、半導体レーザユ
ニットＬを構成している。Although not specifically shown, in the present embodiment, the semiconductor laser unit L is constituted by integrating the polarization beam splitter 1, the laser light source 11 mounted on the mounting plate surface 12, and the detector side. ing.

【００６１】レーザ光の出射方向においてレーザ光源１
１に対向する位置には、ＢＫ７基板２をレーザ光源１１
側に向けるようにして偏光分離素子１が配置されてい
る。The laser light source 1 in the emission direction of the laser light
The BK7 substrate 2 is located at a position facing the laser light source 11.
The polarization separation element 1 is arranged so as to face the side.

【００６２】偏光分離素子１のレーザ光源１１と反対側
には、対物レンズ１４が配置されている。偏光分離素子
１と対物レンズ１４との間には、図示しないλ／４板や
図示しないコリメートレンズ等が設けられている。On the side of the polarization separation element 1 opposite to the laser light source 11, an objective lens 14 is arranged. A λ / 4 plate (not shown), a collimator lens (not shown), and the like are provided between the polarization separation element 1 and the objective lens 14.

【００６３】このような光ピックアップ装置１０では、
偏光分離素子１に対して、レーザ光源１１からＴａ２Ｏ
５膜３の常光線方向に平行な直線偏光を出射する。レー
ザ光源１１から出射されたレーザ光は、ＢＫ７基板２面
から入射される。In such an optical pickup device 10,
From the laser light source 11 to the polarization separation element 1, Ta2O
The five films 3 emit linearly polarized light parallel to the ordinary ray direction. The laser light emitted from the laser light source 11 enters from the BK7 substrate 2 surface.

【００６４】ここで、回折格子４内にはＴａ２Ｏ５膜３
の常光線屈折率と同等な屈折率を有するアクリル系樹脂
６が充填されているため、レーザ光は回折格子４の有無
に依らず回折を生じずに偏光分離素子１を透過する。Here, the Ta 2 O 5 film 3 is provided in the diffraction grating 4.
Is filled with the acrylic resin 6 having a refractive index equivalent to the ordinary light refractive index, the laser beam passes through the polarization beam splitter 1 without causing diffraction regardless of the presence or absence of the diffraction grating 4.

【００６５】偏光分離素子１を通過したレーザ光は、λ
／４板やコリメートレンズ、対物レンズ１４等の光学系
を通過して、図示しないＣＤ板面に到着する。ＣＤ板面
に到着したレーザ光は、ＣＤ板面(の反射層)によって反
射されて、再びλ／４板やコリメートレンズ、対物レン
ズ１４等を通過した後に、回折格子４を介して偏光分離
素子１に入射される。The laser beam that has passed through the polarization separating element 1 has a wavelength λ
After passing through an optical system such as a / 4 plate, a collimator lens, and an objective lens 14, the light reaches a CD plate surface (not shown). The laser light arriving at the CD plate surface is reflected by the (reflective layer of) the CD plate surface, passes again through a λ / 4 plate, a collimating lens, an objective lens 14 and the like, and then passes through the diffraction grating 4 via the diffraction grating 4. 1 is incident.

【００６６】ここで、偏光分離素子１に再び入射される
レーザ光は、λ／４板を往復で２回通過しているため、
偏光状態が入射光に対して直交した直線偏光となる。こ
れによって、ＣＤ板面から反射されたレーザ光を、Ｔａ
２Ｏ５膜３の異常光線方向と平行な直線偏光で偏光分離
素子１に入射させることができる。Ｔａ２Ｏ５膜３の回
折格子４部分の屈折率差が０.０８であるため、偏光分
離素子１に再入射したレーザ光は回折される。Here, the laser beam re-entering the polarization splitting element 1 has passed through the λ / 4 plate twice in a reciprocating manner.
The polarization state is linearly polarized light orthogonal to the incident light. As a result, the laser beam reflected from the CD plate
The light can be incident on the polarization beam splitter 1 with linearly polarized light parallel to the extraordinary ray direction of the 2O5 film 3. Since the difference in the refractive index of the diffraction grating 4 portion of the Ta2O5 film 3 is 0.08, the laser light re-entering the polarization separation element 1 is diffracted.

【００６７】ところで、理論的に、回折格子の形状が矩
形である場合には、偶数次の回折光は発生しない。By the way, theoretically, even-order diffracted light does not occur when the shape of the diffraction grating is rectangular.

【００６８】具体的に、本実施の形態では、回折格子の
深さｈが４.８８μｍに設定されているため、回折格子
の凹凸の部分での光路差はλ／２となり０次光(偶数次
の回折光)は出力されなくなる。０次光が出力されない
ことにより、選択的に±１次光のみが発生することにな
る。Specifically, in the present embodiment, since the depth h of the diffraction grating is set to 4.88 μm, the optical path difference at the uneven portion of the diffraction grating becomes λ / 2, and the 0th-order light (even number) The next diffracted light) is not output. By not outputting the zero-order light, only the ± first-order light is selectively generated.

【００６９】しかしながら、実際には、完全に矩形状の
凹凸部５を有する回折格子４を作製することは困難であ
る。例えば、ドライエッチング時のマスクの後退やサイ
ドエッチングなどの影響により、回折格子４の凹凸部５
の形状は台形などの形状になってしまうことが懸念され
る。回折格子４の凹凸部５の形状が矩形からずれた形状
になることにより、±２次光(偶数次の回折光)が発生し
てしまう。回折格子４の凹凸部５の形状のずれにより発
生する±２次光(偶数次の回折光)を素子から出射させて
しまうと、光学系内で迷光となり、信号処理などで悪影
響が出てしまうことが懸念される。However, actually, it is difficult to manufacture the diffraction grating 4 having the completely rectangular uneven portion 5. For example, the concave and convex portions 5
Is likely to be trapezoidal or the like. When the shape of the uneven portion 5 of the diffraction grating 4 is shifted from the rectangular shape, ± second-order light (even-order diffraction light) is generated. If ± 2nd-order light (even-order diffracted light) generated by the deviation of the shape of the uneven portion 5 of the diffraction grating 4 is emitted from the element, it becomes stray light in the optical system, and adversely affects signal processing and the like. It is concerned.

【００７０】ところで、θｄ：回折格子４での回折角
度、ｍ：回折次数、θｃ：全反射角度とした場合、回折
格子４の回折角度θｄは(２)式で示され、ＢＫ７基板２
での全反射角度θｃは(３)式で示される。By the way, when θd is the diffraction angle at the diffraction grating 4, m is the diffraction order, and θc is the total reflection angle, the diffraction angle θd of the diffraction grating 4 is expressed by the equation (2), and the BK7 substrate 2
The total reflection angle θc at is expressed by equation (3).

【００７１】 ｓｉｎθｄ＝ｍ(λ／ｄ) ・・・(２) ｓｉｎθｃ＝ｎａ／ｎｓ ・・・(３)Sin θd = m (λ / d) (2) sin θc = na / ns (3)

【００７２】本実施の形態では、回折格子４の凹凸部５
の配列方向が、Ｔａ２Ｏ５膜３の面方向に対して略平行
となるように配列されているとともに、周期ｄが(１)式
を満たす範囲内に設定されているため、(１)，(２)，
(３)式によれば、 (ｎａ／ｎｓ)ｍ／２＜ｓｉｎθｄ＜(ｎａ／ｎｓ)ｍ が導き出される。つまり、(１)式を満たす範囲内に周期
ｄを設定することにより、２次以上の回折光の角度θｄ
が全反射角度θｃより大きくなり、かつ、１次光の回折
角度θｄが全反射角度θｃより小さくなる。In the present embodiment, the uneven portion 5 of the diffraction grating 4
Are arranged so as to be substantially parallel to the surface direction of the Ta2O5 film 3, and the period d is set within a range satisfying the expression (1). ),
According to the equation (3), (na / ns) m / 2 <sin θd <(na / ns) m is derived. That is, by setting the period d within a range that satisfies the expression (1), the angle θd
Becomes larger than the total reflection angle θc, and the diffraction angle θd of the primary light becomes smaller than the total reflection angle θc.

【００７３】これによって、２次回析光以上の回折光が
偏光分離素子１の外部へ出射されないため、光学系内で
の迷光の発生を抑制することができ、信号検出系の動作
の安定化を図ることができる。As a result, diffracted light equal to or more than the second-order diffracted light is not emitted to the outside of the polarization beam splitter 1, so that generation of stray light in the optical system can be suppressed, and the operation of the signal detection system can be stabilized. Can be planned.

【００７４】具体的に、本実施の形態では、周期ｄが
２.０μｍとされているため、±１次光は約２３.０°の
角度に回折され、±２次光は約５１.３°の角度に回折
される。一方、ＢＫ７基板２の全反射角度は４１.５°
程度なので、ＢＫ７基板２面における±２次光は、図１
に示すように、全反射を起こして偏光分離素子１の外へ
出射されなくなる。More specifically, in this embodiment, since the period d is 2.0 μm, the ± first-order light is diffracted to an angle of about 23.0 °, and the ± second-order light is about 51.3 °. Diffracted at an angle of °. On the other hand, the total reflection angle of the BK7 substrate 2 is 41.5 °
± 2 order light on the BK7 substrate 2 surface
As shown in (1), total reflection occurs, and the light is not emitted out of the polarization beam splitter 1.

【００７５】これによって、実用上確実に、光学系内で
の迷光の発生を防止して、受光素子１３で受光したレー
ザ光に基づいて各種処理を行う信号処理系等の動作の安
定化を図ることができる。In this way, stray light in the optical system is reliably prevented from occurring in practical use, and the operation of a signal processing system or the like that performs various processes based on the laser beam received by the light receiving element 13 is stabilized. be able to.

【００７６】なお、本実施の形態では、ＢＫ７基板２の
表面が研磨面とされているため、ＢＫ７基板２の表面に
格別なコーティングをかけることがないため、偏光分離
素子１の低コスト化を図ることができる。In this embodiment, since the surface of the BK7 substrate 2 is a polished surface, no special coating is applied to the surface of the BK7 substrate 2, so that the cost of the polarization separation element 1 can be reduced. Can be planned.

【００７７】また、Ｔａ２Ｏ５膜３は斜め蒸着によって
製膜されているため、Ｔａ２Ｏ５膜３内には柱状の波長
以下の図示しない微細構造が形成されている。Ｔａ２Ｏ
５膜３を斜め蒸着によって製膜することにより、微細構
造を容易に形成することができる。これにより、通常の
光学的な異方性を持つ単結晶を採用した異方性膜より安
価に、かつ量産に際しての性能のバラツキのない安定し
た異方性膜を有する偏光分離素子１を作製することがで
きる。Further, since the Ta2O5 film 3 is formed by oblique vapor deposition, a fine structure (not shown) having a columnar wavelength or less is formed in the Ta2O5 film 3. Ta2O
By forming the five films 3 by oblique deposition, a fine structure can be easily formed. Thereby, the polarization beam splitter 1 having a stable anisotropic film which is less inexpensive than a normal anisotropic film employing a single crystal having optical anisotropy and has no variation in performance in mass production is manufactured. be able to.

【００７８】次に、本発明の第２の実施の形態について
図４および図５を参照して説明する。第１の実施の形態
と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.

【００７９】図４は、本発明の第２の実施の形態の偏光
分離素子を示す側面図である。本実施例の形態の偏光分
離素子２０は、光学的等方性基板として膜厚０.５ｍｍ
のＢＫ７基板２を使用している。ＢＫ７基板２の全反射
角度は、４１.５°程度に設定されている。FIG. 4 is a side view showing a polarization beam splitter according to a second embodiment of the present invention. The polarization beam splitting element 20 of the embodiment is 0.5 mm thick as an optically isotropic substrate.
BK7 substrate 2 is used. The total reflection angle of the BK7 substrate 2 is set to about 41.5 °.

【００８０】ＢＫ７基板２の一端面には、光学的異方性
膜として膜厚５０μｍに延伸したポリエステル膜２１が
積層されている。ポリエステル膜２１は、紫外線硬化樹
脂を用いてＢＫ７基板２上に接着されている。ポリエス
テル膜２１は、常光線方向の屈折率が１.５８、異常光
線方向の屈折率が１.６９とされている。ポリエステル
膜２１における常光線方向の屈折率と異常光線方向の屈
折率との屈折率の差は０.１１である。On one end surface of the BK7 substrate 2, a polyester film 21 stretched to a thickness of 50 μm as an optically anisotropic film is laminated. The polyester film 21 is bonded on the BK7 substrate 2 using an ultraviolet curing resin. The polyester film 21 has a refractive index of 1.58 in the ordinary ray direction and a refractive index of 1.69 in the extraordinary ray direction. The difference in the refractive index between the ordinary light direction and the extraordinary light direction in the polyester film 21 is 0.11.

【００８１】ポリエステル膜２１の表面には、深さｈ、
周期ｄに設定された矩形状の凹凸部を有する回折格子２
２，２３が形成されている。回折格子２２は偏光を分離
する機能を果たし、回折格子２３は入射光の光量をモニ
タする機能を果たす。The surface of the polyester film 21 has a depth h,
Diffraction grating 2 having rectangular irregularities set at period d
2, 23 are formed. The diffraction grating 22 has a function of separating polarized light, and the diffraction grating 23 has a function of monitoring the amount of incident light.

【００８２】本実施の形態の回折格子２２，２３におけ
る凹凸部は、エッチングガスとして酸素ガスを使用し
て、金属マスクを用いたドライエッチングによって形成
されている。回折格子２２，２３における凹凸部は、ポ
リエステル膜２１と略同等の常光線方向の屈折率を有し
て、回折格子２２，２３内の凹凸部を完全に埋め込む様
にして充填された屈折率１.５９のアクリル系樹脂６に
よってコートされている。The uneven portions in the diffraction gratings 22 and 23 of the present embodiment are formed by dry etching using a metal mask using oxygen gas as an etching gas. The uneven portions in the diffraction gratings 22 and 23 have a refractive index in the ordinary ray direction substantially equal to that of the polyester film 21 and have a refractive index of 1 filled so as to completely embed the uneven portions in the diffraction gratings 22 and 23. It is coated with an acrylic resin 6 of .59.

【００８３】回折格子２２，２３の凹凸部の配列方向
は、ポリエステル膜２１の面方向(図４中紙面左右方向)
に対して略平行となるように配列されている。また、凹
凸部の周期ｄは、(４)式，(５)式を満たす範囲内に設定
されている。The arrangement direction of the concave and convex portions of the diffraction gratings 22 and 23 is in the plane direction of the polyester film 21 (the horizontal direction in FIG. 4).
Are arranged so as to be substantially parallel to. Further, the period d of the uneven portion is set within a range satisfying the expressions (4) and (5).

【００８４】 λ２(ｎｓ／ｎａ)＜ｄ＜２λ１(ｎｓ／ｎａ) ・・・(４) λ１＜λ２ ・・・(５) ただし、λ１，λ２：入射光波長 ｎｓ：偏光分離素子の光学的等方性基板屈折率 ｎａ：偏光分離素子の周囲雰囲気の屈折率Λ 2 (ns / na) <d <2λ 1 (ns / na) (4) λ 1 <λ 2 (5) where λ 1 , λ 2 : incident light wavelength ns: Refractive index of optically isotropic substrate of polarized light separating element na: refractive index of surrounding atmosphere of polarized light separating element

【００８５】本実施の形態では、具体的に、回折格子２
２，２３の凹凸部の深さｈが約３.４μｍ、周期ｄが１.
８μｍに設定されている。また、本実施の形態では、具
体的に、λ１＝６５０ｎｍ，λ２＝７８０ｎｍである。In the present embodiment, specifically, the diffraction grating 2
The depth h of the uneven portions 2 and 23 is about 3.4 μm, and the period d is 1.
It is set to 8 μm. In the present embodiment, specifically, λ 1 = 650 nm and λ 2 = 780 nm.

【００８６】ポリエステル膜２１には、ポリエチレンで
形成されたλ／４板２４が紫外線硬化樹脂によって貼り
付けられている。λ／４板２４のポリエステル膜２１と
反対側の表面には、Ｃｒで形成された反射膜２５が形成
されている。反射膜２５は回折格子２３と上下方向にお
いて重複するように形成されている。ここに、回折格子
２３，反射膜２５等によってモニタ光生成機構２６が実
現されている。A λ / 4 plate 24 made of polyethylene is adhered to the polyester film 21 with an ultraviolet curing resin. A reflection film 25 made of Cr is formed on the surface of the λ / 4 plate 24 opposite to the polyester film 21. The reflection film 25 is formed so as to overlap the diffraction grating 23 in the vertical direction. Here, a monitor light generation mechanism 26 is realized by the diffraction grating 23, the reflection film 25, and the like.

【００８７】次に、偏光分離素子２０を光ピックアップ
装置に適用した場合の光学的動作について図５を参照し
て説明する。図５は、光ピックアップ装置の構成の一部
を示す説明図である。本実施の形態の光ピックアップ装
置３０は、入射光として、ＣＤ用としての波長７８０ｎ
ｍのレーザ光を出射する半導体レーザとしてのレーザ光
源１１と、ＤＶＤ用としての波長６５０ｎｍのレーザ光
を出射する半導体レーザとしてのレーザ光源３１との２
種類のレーザ光源を備えている。２種類のレーザ光源１
１，３１は、単一の受光素子１３とともに、実装基板面
１２に実装されている。Next, an optical operation when the polarization splitting element 20 is applied to an optical pickup device will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a part of the configuration of the optical pickup device. The optical pickup device 30 of the present embodiment has a wavelength of 780 n for CD as incident light.
a laser light source 11 as a semiconductor laser that emits a laser beam of m, and a laser light source 31 as a semiconductor laser that emits a laser beam of a wavelength of 650 nm for DVD.
It has different kinds of laser light sources. Two types of laser light sources 1
Reference numerals 1 and 31 are mounted on the mounting board surface 12 together with the single light receiving element 13.

【００８８】本実施の形態では、偏光分離素子２０、実
装基板面１２に実装されたレーザ光源１１，３１、図示
しない検出器とを一体化することによって半導体レーザ
ユニットＬ’を構成している。In this embodiment, the semiconductor laser unit L 'is constituted by integrating the polarization beam splitter 20, the laser light sources 11, 31 mounted on the mounting substrate surface 12, and a detector (not shown).

【００８９】実装基板面１２には、モニタ用受光素子３
２が実装されている。モニタ用受光素子３２は、ＡＰＣ
(Auto Power Control)駆動を行うために、レーザ光源１
１，３１から出射されるレーザ光をモニタする。ＡＰＣ
駆動は、レーザ光源から出射されるレーザ光の安定化を
行うために行う。レーザ光源１１，３１から出射される
レーザ光が安定することにより、光ピックアップ装置３
０の動作の安定化を図ることができる。The monitor light receiving element 3 is provided on the mounting substrate surface 12.
2 has been implemented. The monitor light receiving element 32 is an APC
(Auto Power Control)
The laser beams emitted from the light sources 1 and 31 are monitored. APC
Driving is performed to stabilize the laser light emitted from the laser light source. When the laser light emitted from the laser light sources 11 and 31 is stabilized, the optical pickup device 3
0 operation can be stabilized.

【００９０】光ピックアップ装置３０では、偏光分離素
子２０に対して、ポリエステル膜２１の常光線方向に平
行な直線偏光をＢＫ７基板２面側から入射させる。In the optical pickup device 30, linearly polarized light parallel to the ordinary ray direction of the polyester film 21 is incident on the polarization separating element 20 from the BK7 substrate 2 surface side.

【００９１】ここで、回折格子２２内に常光線屈折率と
略同一な屈折率を有するアクリル系樹脂６が充填されて
いるため、レーザ光は回折を発生せずに偏光分離素子２
０を透過する。Here, since the acrylic resin 6 having a refractive index substantially the same as the ordinary light refractive index is filled in the diffraction grating 22, the laser beam does not generate diffraction and the polarization beam splitting element 2
Transmit 0.

【００９２】偏光分離素子２０を通過したレーザ光は、
λ／４板２４，コリメートレンズ(図示せず)，対物レン
ズ１４等の光学系を通過し、図示しないＣＤ板面または
図示しないＤＶＤ板面に到着する、ＣＤ板面またはＤＶ
Ｄ板面に到着したレーザ光は、ＣＤ板面またはＤＶＤ板
面(の反射層)によって反射されて、再び光学系を通過し
た後、λ／４板２４側から偏光分離素子２０に入射す
る。The laser beam that has passed through the polarization separating element 20 is
A CD plate surface or DV that passes through an optical system such as a λ / 4 plate 24, a collimator lens (not shown), and an objective lens 14 and arrives at a CD plate surface (not shown) or a DVD plate surface (not shown).
The laser light arriving at the D plate surface is reflected by (the reflection layer of) the CD plate surface or the DVD plate surface, passes through the optical system again, and then enters the polarization beam splitter 20 from the λ / 4 plate 24 side.

【００９３】ここで、レーザ光は、偏光分離素子２０に
一体的に形成されたλ／４板２４を２回通過しているた
め、回折格子２２に入射する際の偏光状態は入射光に対
して直交した直線偏光とされ、ポリエステル膜２１の異
常光線方向と平行な直線偏光で回折格子に入射する。Here, since the laser beam has passed twice through the λ / 4 plate 24 formed integrally with the polarization beam splitter 20, the polarization state when entering the diffraction grating 22 is different from that of the incident light. The linearly polarized light is orthogonal to the light, and enters the diffraction grating with linearly polarized light parallel to the extraordinary ray direction of the polyester film 21.

【００９４】本実施の形態では、回折格子２２部分が屈
折率差０.１１に設定されているため、レーザ光は回折
格子２２部分で回折される。In the present embodiment, since the refractive index difference of the diffraction grating 22 is set to 0.11, the laser beam is diffracted by the diffraction grating 22.

【００９５】ここで、回折格子２２の凹凸部の形状が完
全な矩形である場合には、偶数次の回折光は発生しな
い。また、本実施の形態では、回析格子２２の凹凸部の
深さｈが３.４μｍに設定されているため、回折格子２
２の凹凸の部分での光路差が２種類の波長がともに、ほ
ぼλ／２となる。このため、０次光もほぼ出力されなく
なる。これによって、理想的には、選択的に±１次光の
みを発生させることができる。Here, if the shape of the concave / convex portion of the diffraction grating 22 is a perfect rectangle, no even-order diffracted light is generated. Further, in the present embodiment, since the depth h of the uneven portion of the diffraction grating 22 is set to 3.4 μm, the diffraction grating 2
The optical path difference between the two irregularities is approximately λ / 2 for both wavelengths. For this reason, almost no zero-order light is output. Thereby, ideally, only ± first-order light can be selectively generated.

【００９６】しかしながら、実際上は、ドライエッチン
グ時のマスクの後退やサイドエッチングなどの影響で、
完全に矩形状の凹凸部を有する回折格子２２を作製する
ことは困難である。このため、回折格子２２の凹凸部の
形状は矩形状からずれた形状となっていることが懸念さ
れ、±２次光も発生してしまうことが懸念される。発生
した±２次光が偏光分離素子２０から出射されると、光
学系内で迷光となり、信号処理等で悪影響を発生させる
ことが懸念される。However, in practice, the mask is set back during the dry etching and the influence of the side etching, etc.
It is difficult to fabricate a diffraction grating 22 having a completely rectangular uneven portion. For this reason, there is a concern that the shape of the concave and convex portions of the diffraction grating 22 is deviated from a rectangular shape, and there is a concern that ± secondary light may also be generated. When the generated ± second-order light is emitted from the polarization separation element 20, the light becomes stray light in the optical system, and there is a concern that adverse effects may occur in signal processing or the like.

【００９７】ところで、θｄ：回折格子２２での回折角
度、ｍ：回折次数、θｃ：全反射角度とした場合、回折
格子２２の回折角度θｄは(２)式で示され、基板での全
反射角度θｃは(３)式で示される。By the way, when θd: diffraction angle at the diffraction grating 22, m: diffraction order, and θc: total reflection angle, the diffraction angle θd of the diffraction grating 22 is expressed by the equation (2), and the total reflection at the substrate is as follows. The angle θc is expressed by equation (3).

【００９８】 ｓｉｎθｄ＝ｍ(λ／ｄ) ・・・(２) ｓｉｎθｃ＝ｎａ／ｎｓ ・・・(３)Sin θd = m (λ / d) (2) sin θc = na / ns (3)

【００９９】また、本実施の形態では、回折格子２２の
凹凸部の配列方向が、ポリエステル膜２１の面方向に対
して略平行となるように配列されており、周期ｄが(４)
式を満たす範囲内に設定されているため、(２)，(３)，
(４)式によれば、第１の実施の形態で説明したように、
２次以上の回折光の角度θｄが全反射角度θｃより大き
くなり、かつ、１次光の回折角度θｄが全反射角度θｃ
より小さくなる。In the present embodiment, the arrangement direction of the concave and convex portions of the diffraction grating 22 is arranged so as to be substantially parallel to the plane direction of the polyester film 21, and the period d is (4)
(2), (3),
According to equation (4), as described in the first embodiment,
The angle θd of the second or higher order diffracted light becomes larger than the total reflection angle θc, and the diffraction angle θd of the primary light becomes the total reflection angle θc.
Smaller.

【０１００】これによって、２次回析光以上の回折光が
偏光分離素子２０の外部へ出射されないため、光学系内
での迷光の発生を抑制することができ、信号検出系の動
作の安定化を図ることができる。As a result, diffracted light equal to or more than the second-order diffracted light is not emitted to the outside of the polarization beam splitter 20, so that generation of stray light in the optical system can be suppressed, and the operation of the signal detection system can be stabilized. Can be planned.

【０１０１】また、(４)式からも明らかなように、回折
角度θｄは波長λ１，λ２の大小に依存する。長い波長
λ２(＝７８０ｎｍ)の光の回折角度θｄの方が短い波長
λ１(＝６５０ｎｍ)の光の回折角度θｄよりも大きいた
め、波長の異なる２種類のレーザ光λ１，λ２を使用す
る場合には、短い波長λ１によって周期ｄの上限を限定
し、長い波長λ２によって周期ｄの下限を限定すること
が可能になる。これによって、単一の偏光分離素子２０
に対して波長の異なる２種類のレーザ光λ１，λ２を入
射する場合にも、所定角度として２次以上の高次回折角
を有する高次回析光を外部へ出射させない偏光分離素子
２０を実現することが可能になる。As is apparent from the equation (4), the diffraction angle θd depends on the magnitude of the wavelengths λ 1 and λ 2 . Since the diffraction angle θd of light having a long wavelength λ 2 (= 780 nm) is larger than the diffraction angle θd of light having a short wavelength λ 1 (= 650 nm), two types of laser beams λ 1 and λ 2 having different wavelengths are used. if used, and the upper limit of the period d by a short wavelength lambda 1, it is possible to limit the lower limit of the period d by a long wavelength lambda 2. Thereby, the single polarization separation element 20
In the case where two types of laser beams λ 1 and λ 2 having different wavelengths are incident on the light beam, a polarization separation element 20 that does not emit high-order diffracted light having a second-order or higher-order diffraction angle as a predetermined angle to the outside is realized. It becomes possible to do.

【０１０２】本実施の形態では、具体的に、波長７８０
ｎｍレーザ光の±１次光は約２５.７°の角度に回折さ
れ、±２次光は約６０.１°の角度に回折される。ま
た、波長６５０ｎｍレーザ光の±１次光は約２１.２°
の角度に回折され、±２次光は約４６.２°の角度に回
折される。In the present embodiment, specifically, the wavelength 780
The ± first-order light of the nm laser light is diffracted at an angle of about 25.7 °, and the ± second-order light is diffracted at an angle of about 60.1 °. The ± 1st order light of the laser light having a wavelength of 650 nm is about 21.2 °.
And the ± 2 order light is diffracted at an angle of about 46.2 °.

【０１０３】一方、ＢＫ７基板２の全反射角度は４１.
５°程度なので、両波長レーザ光が、±２次光がＢＫ７
基板２面で図３に示すように全反射を起こし、偏光分離
素子２０外へ出射されなくなり、迷光が発生しなくな
る。これによって信号処理系等の動作の安定化を図るこ
とができる。On the other hand, the total reflection angle of the BK7 substrate 2 is 41.
Since it is about 5 °, both wavelengths of laser light are ± 2
As shown in FIG. 3, total reflection occurs on the surface of the substrate 2 so that the light is not emitted to the outside of the polarization separation element 20 and no stray light is generated. This makes it possible to stabilize the operation of the signal processing system and the like.

【０１０４】さらに、本実施の形態では、光学的異方性
膜にポリエステル製の延伸有機膜であるポリエステル膜
２１を使用しているため、通常の光学的な異方性を持つ
単結晶を採用した光学的異方性膜を用いた場合よりも、
安価かつ性能の安定した偏光分離素子２０を得ることが
できる。Further, in this embodiment, since the polyester film 21 which is a stretched organic film made of polyester is used for the optically anisotropic film, a single crystal having ordinary optical anisotropy is employed. Than when using an optically anisotropic film
It is possible to obtain the inexpensive and stable polarization separating element 20.

【０１０５】加えて、λ／４板２４が偏光分離素子２０
に対して一体的に形成されているため、光学系の部品点
数の削減を図ることができる。これによって、光ピック
アップ装置３０における組み立て工程の削減、低コスト
化を図ることができる。In addition, the λ / 4 plate 24 is
Therefore, the number of components of the optical system can be reduced. Thus, the number of assembly steps in the optical pickup device 30 can be reduced, and the cost can be reduced.

【０１０６】ところで、偏光分離素子２０の回折格子２
２を通過するレーザ光よりも外側に広がって出射された
レーザ光の一部は、回折格子２３に入射される。回折格
子２３に入射したレーザ光は、モニタ光とされ反射膜２
５の反射面２５ａで反射されて、再び回折格子２３に入
射された後、偏光されてモニタ用受光素子３２に入射さ
れる。モニタ用受光素子３２がモニタしたモニタ光は、
レーザ光源１１，３１から出射されるレーザ光の安定化
を行うためのＡＰＣ駆動に利用される。The diffraction grating 2 of the polarization separation element 20
A part of the laser light that has been emitted outward from the laser light passing through 2 is incident on the diffraction grating 23. The laser light incident on the diffraction grating 23 is used as monitor light and is used as the reflection film 2.
The light is reflected by the reflection surface 25a of No. 5, and is again incident on the diffraction grating 23, then is polarized and is incident on the monitor light receiving element 32. The monitor light monitored by the monitor light receiving element 32 is
It is used for APC driving for stabilizing laser light emitted from the laser light sources 11 and 31.

【０１０７】レーザ光源１１，３１から出射された光を
モニタ用受光素子３２へ向けて導くことにより、モニタ
用受光素子３２でモニタされる光量が、出射された光の
波長に依存することがない。これによって、ＡＰＣ駆動
等の、モニタ用受光素子３２に導かれた光の光量に応じ
て行う光量安定化のための動作の信頼性の向上を図るこ
とができる。By guiding the light emitted from the laser light sources 11 and 31 toward the monitoring light receiving element 32, the amount of light monitored by the monitoring light receiving element 32 does not depend on the wavelength of the emitted light. . Accordingly, it is possible to improve the reliability of the operation for stabilizing the light amount, such as APC driving, performed in accordance with the light amount of the light guided to the monitoring light receiving element 32.

【０１０８】また、本実施の形態では、ＣＤ板またはＤ
ＶＤ板に向かう本来のレーザ光の有効径よりも外側に位
置するレーザ光をモニタ光として使用している。このた
め、本来のレーザ光の光量低下を懸念することなく、確
実にモニタすることができる。In this embodiment, the CD plate or the D
Laser light located outside the effective diameter of the original laser light toward the VD plate is used as monitor light. For this reason, it is possible to monitor reliably without fear of a decrease in the amount of the original laser light.

【０１０９】これによって、レーザ光源から出射される
レーザ光の安定化を図り、光ピックアップ装置３０の動
作の安定化を図ることができる。Thus, the laser light emitted from the laser light source can be stabilized, and the operation of the optical pickup device 30 can be stabilized.

【０１１０】また、モニタ光を集光するモニタ光生成機
構２６を、偏光分離素子２０に一体的に形成すること
で、光ピックアップ装置３０および光ピックアップ装置
３０を備えるシステム全体における動作の安定化を図る
ことができる。Further, by forming the monitor light generating mechanism 26 for condensing the monitor light integrally with the polarization beam splitter 20, the operation of the optical pickup device 30 and the entire system including the optical pickup device 30 can be stabilized. Can be planned.

【０１１１】[0111]

【発明の効果】請求項１記載の発明の偏光分離素子によ
れば、光学的等方性基板と、前記光学的等方性基板上に
形成された光学的異方性膜と、前記光学的異方性膜の表
面に形成されて前記光学的異方性膜の面方向に沿って矩
形状の凹凸が繰返し単位で配列された第１の周期構造部
および前記光学的異方性膜の常光線方向の屈折率または
異常光線の方向屈折率と略同一の屈折率を有して光学的
に透明な材料によって形成されて、端面が前記光学的異
方性膜の表面と略同一面を形成するように前記第１の周
期構造部を覆う第２の周期構造部を有する回析格子と、
を具備して、前記回析格子により回析された回析光のう
ち所定角度以上の回析角の回析光を外部に出射させない
ようにすることで、例えば、光ピックアップ装置へ適用
した際に、回析格子における凹凸が不完全な矩形状であ
るために不要な回析光が発生した場合にも、回析格子に
より回析された回析光のうち所定角度以上の回析角の回
析光は外部に出射されないため、光ピックアップ装置の
光学系内での迷光の発生を抑制して動作の安定化を図る
ことができる。According to the first aspect of the present invention, an optically isotropic substrate, an optically anisotropic film formed on the optically isotropic substrate, and an optically anisotropic film. A first periodic structure portion formed on the surface of the anisotropic film and having rectangular irregularities arranged in a repeating unit along the surface direction of the optically anisotropic film; It is formed of an optically transparent material having a refractive index substantially the same as the refractive index in the light beam direction or the directional refractive index of the extraordinary light beam, and the end surface forms substantially the same surface as the surface of the optically anisotropic film. A diffraction grating having a second periodic structure covering the first periodic structure so that
By preventing the diffraction light having a diffraction angle of a predetermined angle or more out of the diffraction light diffracted by the diffraction grating from being emitted to the outside, for example, when applied to an optical pickup device In addition, even when unnecessary diffraction light is generated due to the incomplete rectangular shape of the irregularities in the diffraction grating, a diffraction angle of a predetermined angle or more out of the diffraction light diffracted by the diffraction grating. Since the diffracted light is not emitted to the outside, the generation of stray light in the optical system of the optical pickup device can be suppressed and the operation can be stabilized.

【０１１２】請求項２記載の発明によれば、請求項１の
偏光分離素子において、前記所定角度を２次以上の高次
回折光の回析角とすることで、回析格子における凹凸が
不完全な矩形状であるために２次以上の高次回折光が発
生した場合にも、２次以上の高次回折光が偏光分離素子
の外部へ出射されないため、光ピックアップ装置の光学
系内での迷光の発生を抑制して動作の安定化を図ること
ができる。According to the second aspect of the present invention, in the polarization beam splitting device of the first aspect, the predetermined angle is a diffraction angle of a second-order or higher-order diffracted light, whereby irregularities in the diffraction grating are incomplete. Even if a second-order or higher-order diffracted light is generated due to the rectangular shape, the second-order or higher-order diffracted light is not emitted to the outside of the polarization splitting element, so that stray light in the optical system of the optical pickup device can be reduced. The occurrence can be suppressed and the operation can be stabilized.

【０１１３】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の偏光分離素子において、前記光学的等方性
膜の基板面方向と前記光学的異方性膜の面方向とを略平
行に形成し、入射される光の波長がλ，前記光学的等方
性基板の屈折率がｎｓ，周囲雰囲気の屈折率がｎａであ
る場合の前記回析格子の前記凹凸の繰返し単位の周期ｄ
が、λ(ｎｓ／ｎａ)＜ｄ＜２λ(ｎｓ／ｎａ)を満たすよ
うにすることで、回折格子での回折角度がθｄ、回折次
数がｍ、全反射角度がθｃである場合に、ｓｉｎθｄ＝
ｍ(λ／ｄ)で示される回折格子の回折角度θｄと、ｓｉ
ｎθｃ＝ｎａ／ｎｓで示される基板での全反射角度θ
ｃ。とに対して、２次以上の高次回折光の角度を全反射
角度θｃより大きくし、かつ、１次光の回折角度θｄが
全反射角度θｃより小さくして、所定角度として２次以
上の高次回折角を有する高次回析光を外部へ出射させな
い偏光分離素子を実現することができる。According to the third aspect of the present invention, in the polarization beam splitting device according to the first or second aspect, the plane direction of the substrate of the optically isotropic film and the plane direction of the optically anisotropic film are substantially equal to each other. When the wavelength of the incident light is λ, the refractive index of the optically isotropic substrate is ns, and the refractive index of the surrounding atmosphere is na, the period of the repeating unit of the irregularities of the diffraction grating is parallel. d
Satisfies λ (ns / na) <d <2λ (ns / na), so that when the diffraction angle at the diffraction grating is θd, the diffraction order is m, and the total reflection angle is θc, sin θd =
m (λ / d), the diffraction angle θd of the diffraction grating, and si
nθc = total reflection angle θ on the substrate expressed by na / ns
c. In contrast, the angle of the second-order or higher-order diffracted light is made larger than the total reflection angle θc, and the diffraction angle θd of the first-order light is made smaller than the total reflection angle θc. It is possible to realize a polarization separation element that does not emit the high-order diffraction light having the next diffraction angle to the outside.

【０１１４】請求項４記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の偏光分離素子において、前記光学的等方性
膜の基板面方向と前記光学的異方性膜の面方向とを略平
行に形成し、入射される光の波長がλ１，λ２，前記光
学的等方性基板の屈折率がｎｓ，周囲雰囲気の屈折率が
ｎａである場合の前記回析格子の前記凹凸の繰返し単位
の周期ｄが、λ２(ｎｓ／ｎａ)＜ｄ＜２λ１(ｎｓ／ｎ
ａ)，λ１＜λ２を満たすようにすることで、回折格子
での回折角度がθｄ、回折次数がｍ、全反射角度がθｃ
である場合に、ｓｉｎθｄ＝ｍ(λ／ｄ)で示される回折
格子の回折角度θｄと、ｓｉｎθｃ＝ｎａ／ｎｓで示さ
れる基板での全反射角度θｃ。とに対して、２次以上の
高次回折光の角度が全反射角度θｃより大きくし、か
つ、１次光の回折角度θｄが全反射角度θｃより小さく
して、所定角度として２次以上の高次回折角を有する高
次回析光を外部へ出射させない偏光分離素子を実現する
ことができる。According to the fourth aspect of the present invention, in the polarization beam splitting device according to the first or second aspect, the direction of the substrate surface of the optically isotropic film and the surface direction of the optically anisotropic film are substantially the same. When the incident light has wavelengths of λ 1 and λ 2 , the refractive index of the optically isotropic substrate is ns, and the refractive index of the ambient atmosphere is na, the unevenness of the diffraction grating is parallel. When the period d of the repeating unit is λ 2 (ns / na) <d <2λ 1 (ns / n
a), by satisfying λ 1 <λ 2 , the diffraction angle at the diffraction grating is θd, the diffraction order is m, and the total reflection angle is θc.
Where, the diffraction angle θd of the diffraction grating represented by sin θd = m (λ / d) and the total reflection angle θc on the substrate represented by sin θc = na / ns. The angle of the second-order or higher-order diffracted light is larger than the total reflection angle θc, and the diffraction angle θd of the first-order light is smaller than the total reflection angle θc. It is possible to realize a polarization splitting element that does not emit high-order diffracted light having the next diffraction angle to the outside.

【０１１５】また、ｓｉｎθｄ＝ｍ(λ／ｄ)からも明ら
かなように、回折角度θｄは波長λ １，λ２の大小に依
存し、長い波長λ２の光の回折角度θｄの方が短い波長
λ１の光の回折角度θｄよりも大きいため、波長の異な
る２種類のレーザ光λ１，λ ２を使用する場合には、短
い波長λ１によって周期ｄの上限を限定し、長い波長λ
２によって周期ｄの下限を限定することが可能になるの
で、単一の偏光分離素子に対して波長の異なる２種類の
レーザ光λ１，λ２を入射する場合にも、所定角度とし
て２次以上の高次回折角を有する高次回析光を外部へ出
射させない偏光分離素子を実現することができる。Also, it is clear from sin θd = m (λ / d)
As can be seen, the diffraction angle θd is the wavelength λ 1, Λ2Depends on the size of
The long wavelength λ2Wavelength at which the diffraction angle θd of the light is shorter
λ1Is larger than the diffraction angle θd of the
Laser light λ1, Λ 2If you use
Wavelength λ1The upper limit of the period d, and the long wavelength λ
2Makes it possible to limit the lower limit of the period d
Therefore, two types of wavelengths different from each other
Laser light λ1, Λ2When entering
Out the next-order diffracted light with the second-order or higher diffraction angle
A polarized light separating element that does not emit light can be realized.

【０１１６】請求項５記載の発明によれば、請求項１、
２、３または４記載の偏光分離素子において、前記光学
的異方性膜は、前記光学的等方性基板表面に斜め蒸着に
より蒸着された無機材料によって成膜されているため、
光学的等方性基板表面に斜め蒸着によって無機材料を蒸
着することで、光学的な異方性を有する単結晶を採用す
る場合と比較して、実用上、容易かつ安価に、光学的異
方性膜を形成することができる。According to the invention set forth in claim 5, claim 1,
In the polarized light separating element according to 2, 3, or 4, since the optically anisotropic film is formed of an inorganic material that is obliquely deposited on the optically isotropic substrate surface,
By depositing an inorganic material on the surface of an optically isotropic substrate by oblique deposition, it is practically easier and cheaper to use an optically anisotropic material than in the case of using a single crystal having optical anisotropy. A conductive film can be formed.

【０１１７】請求項６記載の発明によれば、請求項１、
２、３または４記載の偏光分離素子において、前記光学
的異方性膜は、使用波長以下の周期構造を有するため、
膜内に使用波長以下の周期構造を持つことで、光学的異
方性膜全体に光学的異方性を持たせることができ、光学
的な異方性を有する単結晶を採用する場合と比較して、
実用上、容易かつ安価に、光学的異方性膜を形成するこ
とができる。According to the invention set forth in claim 6, according to claim 1,
5. The polarization separation element according to 2, 3 or 4, wherein the optically anisotropic film has a periodic structure of a wavelength used or less.
By having a periodic structure within the wavelength used within the film, optical anisotropy can be imparted to the entire optically anisotropic film, compared to using a single crystal with optical anisotropy. do it,
In practice, an optically anisotropic film can be easily and inexpensively formed.

【０１１８】請求項７記載の発明によれば、請求項１、
２、３または４記載の偏光分離素子において、前記光学
的異方性膜は延伸された有機材料によって形成されてい
るため、光学的な異方性を有する単結晶を採用する場合
と比較して、実用上、容易かつ安価に、光学的異方性膜
を形成することができる。According to the invention of claim 7, according to claim 1,
5. In the polarized light separating element according to 2, 3, or 4, since the optically anisotropic film is formed of a stretched organic material, the optically anisotropic film is compared with a single crystal having optical anisotropy. In practice, an optically anisotropic film can be formed easily and inexpensively.

【０１１９】請求項８記載の発明によれば、請求項１な
いし７のいずれか一記載の偏光分離素子において、前記
光学的等方性基板は、研磨によって形成された研磨面よ
り光を入出射するため、光を入出射する面に対してコー
ティング等の処理を行う場合と比較して、実用上、実用
上、容易かつ安価に、光学的等方性基板を得ることがで
きる。According to the eighth aspect of the present invention, in the polarization beam splitting device according to any one of the first to seventh aspects, the optically isotropic substrate receives and emits light from a polished surface formed by polishing. Therefore, an optically isotropic substrate can be obtained practically, practically, easily, and inexpensively, as compared with a case where a surface such as a surface through which light enters and exits is treated.

【０１２０】請求項９記載の発明によれば、請求項１な
いし８のいずれか一記載の偏光分離素子において、前記
光学的異方性膜に積層されたλ／４板を具備するため、
例えば、光ピックアップ装置へ適用する場合に、部品点
数の削減を図ることができる。According to the ninth aspect of the present invention, in the polarization splitting element according to any one of the first to eighth aspects, since a λ / 4 plate laminated on the optically anisotropic film is provided,
For example, when applied to an optical pickup device, the number of components can be reduced.

【０１２１】請求項１０記載の発明によれば、請求項１
ないし９のいずれか一記載の偏光分離素子において、光
量をモニタするためのモニタ用受光素子へ向けて半導体
レーザから入射された入射光を集光するモニタ光生成機
構を具備するため、光源から出射された光をモニタ用受
光素子へ向けて導くことにより、モニタ用受光素子でモ
ニタされる光量が出射された光の波長に依存することが
ないので、ＡＰＣ駆動等の、モニタ用受光素子に導かれ
た光の光量に応じて行う光量安定化のための動作の信頼
性の向上を図ることができる。According to the tenth aspect, the first aspect is provided.
10. The polarization beam splitting device according to any one of items 9 to 9, further comprising a monitor light generating mechanism for condensing incident light incident from the semiconductor laser toward a monitoring light receiving element for monitoring the amount of light. By guiding the emitted light toward the monitoring light receiving element, the amount of light monitored by the monitoring light receiving element does not depend on the wavelength of the emitted light. It is possible to improve the reliability of the operation for stabilizing the light amount performed according to the light amount of the applied light.

【０１２２】請求項１１記載の発明の半導体レーザユニ
ットによれば、実装基板上に実装されてレーザ光を出射
する半導体レーザと、前記半導体レーザから出射された
レーザ光が入射される請求項１ないし９のいずれか一記
載の偏光分離素子と、前記実装基板上で前記偏光素子か
らの回析光が照射される位置に実装された受光素子と、
を具備するため、半導体レーザの出力安定化を図ること
ができる。According to the semiconductor laser unit of the present invention, the semiconductor laser mounted on the mounting substrate and emitting the laser light, and the laser light emitted from the semiconductor laser is incident. The polarization separation element according to any one of 9, and a light-receiving element mounted on the mounting substrate at a position irradiated with diffraction light from the polarization element,
Therefore, the output of the semiconductor laser can be stabilized.

【０１２３】請求項１２記載の発明の半導体レーザユニ
ットによれば、実装基板上に実装されてレーザ光を出射
する半導体レーザと、前記半導体レーザから出射された
レーザ光が入射される請求項１０記載の偏光分離素子
と、前記実装基板上で前記偏光素子からの回析光が照射
される位置に実装された受光素子と、前記実装基板上で
前記偏光分離素子のモニタ光生成機構からのモニタ光が
照射される位置に実装されたモニタ用受光素子と、を具
備するため、半導体レーザの出力安定化を図るととも
に、半導体レーザユニットの小型化を図ることができ
る。According to the semiconductor laser unit of the twelfth aspect of the present invention, the semiconductor laser mounted on the mounting substrate and emitting a laser beam, and the laser beam emitted from the semiconductor laser is incident. A polarization separating element, a light receiving element mounted on the mounting substrate at a position irradiated with diffraction light from the polarizing element, and monitor light from a monitor light generating mechanism of the polarization separating element on the mounting substrate. And a light receiving element for monitoring mounted at the position where the laser beam is irradiated, so that the output of the semiconductor laser can be stabilized and the size of the semiconductor laser unit can be reduced.

【０１２４】請求項１３記載の発明の光ピックアップ装
置によれば、請求項１１または１２記載の半導体ユニッ
トと、前記半導体レーザユニットから出射されたレーザ
光を光記録媒体に照射する対物レンズと、前記半導体レ
ーザユニット中の偏光分離素子と前記光記録媒体との間
の光路上でレーザ光の偏光面を変換させるλ／４板と、
を具備するため、安定したレーザ光を得るとともに、モ
ニタのために光記録媒体に対するレーザ光の光量の低下
防止を図ることが可能になるので、安定した記録または
再生動作を行わせることができる。According to the optical pickup device of the present invention, the semiconductor unit of the present invention, an objective lens for irradiating the optical recording medium with laser light emitted from the semiconductor laser unit, A λ / 4 plate for converting a polarization plane of laser light on an optical path between a polarization separation element in a semiconductor laser unit and the optical recording medium,
Is provided, a stable laser beam can be obtained, and a reduction in the amount of the laser beam with respect to the optical recording medium for monitoring can be prevented, so that a stable recording or reproducing operation can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１の実施の形態の偏光分離素子を示
す側面図である。FIG. 1 is a side view showing a polarization separation element according to a first embodiment of the present invention.

【図２】Ｔａ２Ｏ５膜を拡大して示す側面図である。FIG. 2 is an enlarged side view showing a Ta2O5 film.

【図３】光ピックアップ装置の構成の一部を示す説明図
である。FIG. 3 is an explanatory view showing a part of the configuration of the optical pickup device.

【図４】本発明の第２の実施の形態の偏光分離素子を示
す側面図である。FIG. 4 is a side view showing a polarization beam splitter according to a second embodiment of the present invention.

【図５】光ピックアップ装置の構成の一部を示す説明図
である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a part of the configuration of the optical pickup device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 偏光分離素子 ２ 等方性膜 ３ 異方性膜 ４ 回析格子 ５ 第１の周期構造部 ６ 第２の周期構造部 １０ 光ピックアップ装置 １１ 半導体レーザ ２０ 偏光分離素子 ２１ 異方性膜 ２２ 回析格子 ２４ λ／４板 ２６ モニタ光生成機構 ３０ 光ピックアップ装置 ３１ 半導体レーザ Ｌ 半導体レーザユニット Ｌ’ 半導体レーザユニット REFERENCE SIGNS LIST 1 polarized light separating element 2 isotropic film 3 anisotropic film 4 diffraction grating 5 first periodic structure part 6 second periodic structure part 10 optical pickup device 11 semiconductor laser 20 polarization separating element 21 anisotropic film 22 times Analysis grating 24 λ / 4 plate 26 Monitor light generation mechanism 30 Optical pickup device 31 Semiconductor laser L Semiconductor laser unit L ′ Semiconductor laser unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA13 AA37 AA45 AA57 AA64 BA05 BA25 BA42 BB44 BC12 BC21 5D119 AA04 AA20 AA38 AA40 CA10 FA05 FA25 JA12  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H049 AA03 AA13 AA37 AA45 AA57 AA64 BA05 BA25 BA42 BB44 BC12 BC21 5D119 AA04 AA20 AA38 AA40 CA10 FA05 FA25 JA12

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 光学的等方性基板と、 前記光学的等方性基板上に形成された光学的異方性膜
と、 前記光学的異方性膜の表面に形成されて前記光学的異方
性膜の面方向に沿って矩形状の凹凸が繰返し単位で配列
された第１の周期構造部および前記光学的異方性膜の常
光線方向の屈折率または異常光線の方向屈折率と略同一
の屈折率を有して光学的に透明な材料によって形成され
て、端面が前記光学的異方性膜の表面と略同一面を形成
するように前記第１の周期構造部を覆う第２の周期構造
部を有する回析格子と、を具備して、 前記回析格子により回析された回析光のうち所定角度以
上の回析角の回析光を外部に出射させないようにした偏
光分離素子。An optically isotropic substrate, an optically anisotropic film formed on the optically isotropic substrate, and an optically anisotropic film formed on a surface of the optically anisotropic film. The first periodic structure portion in which rectangular irregularities are arranged in a repeating unit along the surface direction of the anisotropic film and the refractive index of the optically anisotropic film in the ordinary ray direction or the directional refractive index of the extraordinary ray. A second layer, which is formed of an optically transparent material having the same refractive index and covers the first periodic structure so that an end face forms substantially the same plane as the surface of the optically anisotropic film; A diffraction grating having a periodic structure portion, wherein the polarized light having a diffraction angle of a predetermined angle or more out of the diffraction light diffracted by the diffraction grating is not emitted to the outside. Isolation element. 【請求項２】 前記所定角度は、２次回折光以上の高次
の回折光の回析角である請求項１の偏光分離素子。2. The polarization separation element according to claim 1, wherein the predetermined angle is a diffraction angle of higher-order diffracted light equal to or higher than second-order diffracted light. 【請求項３】 前記光学的等方性膜の基板面方向と前記
光学的異方性膜の面方向とを略平行に形成し、入射され
る光の波長がλ，前記光学的等方性基板の屈折率がｎ
ｓ，周囲雰囲気の屈折率がｎａである場合の前記回析格
子の前記凹凸の繰返し単位の周期ｄが、 λ(ｎｓ／ｎａ)＜ｄ＜２λ(ｎｓ／ｎａ) を満たすようにした請求項１または２記載の偏光分離素
子。3. The optically isotropic film has a substrate surface direction substantially parallel to a surface direction of the optically anisotropic film, and the wavelength of incident light is λ, and the optically isotropic film has a wavelength of λ. The refractive index of the substrate is n
s, wherein the period d of the repeating unit of the irregularities of the diffraction grating when the refractive index of the surrounding atmosphere is na, satisfies λ (ns / na) <d <2λ (ns / na). 3. The polarization separation element according to 1 or 2. 【請求項４】 前記光学的等方性膜の基板面方向と前記
光学的異方性膜の面方向とを略平行に形成し、入射され
る光の波長がλ１，λ２，前記光学的等方性基板の屈折
率がｎｓ，周囲雰囲気の屈折率がｎａである場合の前記
回析格子の前記凹凸の繰返し単位の周期ｄが、 λ２(ｎｓ／ｎａ)＜ｄ＜２λ１(ｎｓ／ｎａ)， λ１＜λ２ を満たすようにした請求項１または２記載の偏光分離素
子。4. The optically isotropic film has a substrate surface direction substantially parallel to a surface direction of the optically anisotropic film, and the wavelength of incident light is λ 1 , λ 2 , When the refractive index of the isotropic substrate is ns and the refractive index of the surrounding atmosphere is na, the period d of the repeating unit of the irregularities of the diffraction grating is λ 2 (ns / na) <d <2λ 1 ( 3. The polarization separation element according to claim 1 , wherein ns / na) and λ 1 <λ 2 are satisfied. 【請求項５】 前記光学的異方性膜は、前記光学的等方
性基板表面に斜め蒸着により蒸着された無機材料によっ
て成膜されている請求項１、２、３または４記載の偏光
分離素子。5. The polarization separation according to claim 1, wherein the optically anisotropic film is formed of an inorganic material deposited on the surface of the optically isotropic substrate by oblique evaporation. element. 【請求項６】 前記光学的異方性膜は、使用波長以下の
周期構造を有する請求項１、２、３または４記載の偏光
分離素子。6. The polarization separation element according to claim 1, wherein the optically anisotropic film has a periodic structure of a wavelength equal to or less than a wavelength used. 【請求項７】 前記光学的異方性膜は、延伸された有機
材料によって形成されている請求項１、２、３または４
記載の偏光分離素子。7. The optically anisotropic film is formed of a stretched organic material.
The polarization separation element according to any one of claims 1 to 3. 【請求項８】 前記光学的等方性基板は、研磨によって
形成された研磨面より光を入出射する請求項１ないし７
のいずれか一記載の偏光分離素子。8. The optically isotropic substrate emits and emits light from a polished surface formed by polishing.
The polarization separation element according to any one of the above. 【請求項９】 前記光学的異方性膜に積層されたλ／４
板を具備する請求項１ないし８のいずれか一記載の偏光
分離素子。9. A λ / 4 laminated on the optically anisotropic film.
9. The polarization separation element according to claim 1, further comprising a plate. 【請求項１０】 光量をモニタするためのモニタ用受光
素子へ向けて半導体レーザから入射された入射光を集光
するモニタ光生成機構を具備する請求項１ないし９のい
ずれか一記載の偏光分離素子。10. The polarization beam splitting device according to claim 1, further comprising a monitor light generating mechanism for collecting incident light from the semiconductor laser toward a light receiving element for monitoring the amount of light. element. 【請求項１１】 実装基板上に実装されてレーザ光を出
射する半導体レーザと、 前記半導体レーザから出射されたレーザ光が入射される
請求項１ないし９のいずれか一記載の偏光分離素子と、 前記実装基板上で前記偏光素子からの回析光が照射され
る位置に実装された受光素子と、を具備する半導体レー
ザユニット。11. A semiconductor laser mounted on a mounting substrate to emit laser light, and the laser beam emitted from the semiconductor laser is incident thereon, and the polarization separation element according to claim 1; A light-receiving element mounted on the mounting substrate at a position irradiated with diffraction light from the polarizing element. 【請求項１２】 実装基板上に実装されてレーザ光を出
射する半導体レーザと、 前記半導体レーザから出射されたレーザ光が入射される
請求項１０記載の偏光分離素子と、 前記実装基板上で前記偏光素子からの回析光が照射され
る位置に実装された受光素子と、 前記実装基板上で前記偏光分離素子のモニタ光生成機構
からのモニタ光が照射される位置に実装されたモニタ用
受光素子と、を具備する半導体レーザユニット。12. A semiconductor laser mounted on a mounting substrate to emit laser light, a laser beam emitted from the semiconductor laser is incident thereon, and the polarization separation element according to claim 10; A light receiving element mounted at a position irradiated with diffraction light from the polarizing element; and a light receiving element for monitoring mounted at a position irradiated with monitor light from a monitor light generating mechanism of the polarization splitting element on the mounting substrate. A semiconductor laser unit comprising: 【請求項１３】 請求項１１または１２記載の半導体ユ
ニットと、 前記半導体レーザユニットから出射されたレーザ光を光
記録媒体に照射する対物レンズと、 前記半導体レーザユニット中の偏光分離素子と前記光記
録媒体との間の光路上でレーザ光の偏光面を変換させる
λ／４板と、を具備する光ピックアップ装置。13. A semiconductor unit according to claim 11, wherein an objective lens for irradiating an optical recording medium with laser light emitted from the semiconductor laser unit, a polarization separation element in the semiconductor laser unit, and the optical recording. An optical pickup device comprising: a λ / 4 plate that converts a plane of polarization of laser light on an optical path between the medium and a medium.
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